Process Design and control of dimethyl ether synthesis

Abstract

El objetivo principal de este Trabajo de Fin de Grado es el diseño del proceso de producción de dimetil éter (DME) y su posterior simulación con la ayuda del programa Aspen Plus ®. Además también se ha implementado el control del proceso, como se muestra en el diagrama de tuberías e instrumentos o diagrama P&I. Los principales usos y aplicaciones del dimetil éter son: combustible en plantas de generación de energía, sustituto o complemento del gas licuado de petróleo, combustible en motores diésel, debido a su alto número de cetano y a la reducción de emisiones, y fuente de hidrógeno para las pilas combustible (gran potencial como portador de H2 en vehículos de pilas combustible). Además, destaca también su utilización como propulsor de aerosoles en la industria cosmética y como propulsor para controlar la combustión de gasolinas y gasóleos. Se emplea también en la síntesis de ácido acético y acetato de metilo. Su interés reside, entre otros aspectos, en la facilidad de licuefacción y transporte. En primer lugar, se han investigado las distintas vías disponibles para la síntesis de dimetil éter. La elección del proceso se ha llevado a cabo según dos criterios: materia prima a emplear y método de síntesis. La síntesis de DME mediante ruta indirecta a partir de gas natural ha sido considerada la opción más conveniente en este proyecto. Debido a la concienciación medioambiental que se ha querido transmitir en este proyecto, desde su justificación a la elección del proceso, se ha realizado un análisis en el capítulo de consideraciones medioambientales y tratamiento de residuos con el fin de valorar las distintas opciones posibles. En cuanto al estudio económico del proceso, se han calculado los costes de adquisición de todos los equipos, así como los costes finales de instalación. Aunque la producción industrial de DME está basada casi en su totalidad en el método indirecto, hay algunas plantas de demostración de síntesis directa como la de JFE en Ohno (Japón), donde se utiliza un reactor de tipo slurry. Chemrec-Volvo ha creado una planta piloto en Suecia con alimentación gas de síntesis procedente de biomasa, empleando un reactor de lecho fijo. Es la única en el mundo que produce DME a partir de biomasa. En el proyecto, llamado BioDME, ha colaborado la Universidad de Salamanca mediante el desarrollo de una aplicación web que permita rentabilizar el consumo de materias primas para adecuarlo al de biocarburante en los vehículos.